DE2347209C2 - Reflexionsarm bedampfte Verzögerungsleitung für Lauffeldröhren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine reflexionsarm bedämpfte Verzögerungsleitung für Lauffeldröhren, insbesondere zur Verstärkung von Millimeterwellen, bestehend aus einem Hohlleiter mit aufeinanderfolgenden, Leitungszellen bildenden Querwänden, die neben einer zentralen Elektronenstrahldurchtrittsöffnung jeweils einen abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten der Verzögerungsleitung befindlichen Koppelschlitz aufweisen, und mit teilweise zylindrischen Dämpfungskörpern, die in die Leitungszellen mit einer Eindringtiefe hineinragen, welche sich zum Zweck einer reflexionslosen Dämpfung im Zuge der Verzögerungsleitung gleichförmig ändert.

Eine derartige Verzögerungsleitung ist aus der DT-AS 2 134 996 bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Verzögerungsleitung befinden sich Dämpfungskörper in eigens auf Frequenzen in der Nähe der Grenzfrequenz abgestimmten Hohlraumresonatoren, die, in radialer Richtung gesehen, außerhalb von Wcchselwirkungszellen der Verzögerungsleitung (Leitungszellen) auf einer Parallele zur Strahlrichtung hintereinander angeordnet sind. Dabei sollen bei einer ungeteilten Verzögerungsleitung die Dämpfungskörper gleich weit in die Lcitungszellen hineinragen, während bei einer Verzögerungsleitung mit mehreren, untereinander nur elektronisch gekoppelten Verstärkerabschnitten die Eindringstrecke bevorzugt mit wachsendem Abstand vom benachbarten Abschniitsende abnimmt (Dämpfungstaperung). In den Ausführungsformen der genannten Auslegeschrift sind bei einer abwechselnd aus Querwänden und Abstandshaltern gestapelten Verzögerungsleitung Dämpfungskörper von zylindrischer Form in den Abstandshaltern, und zwar in einer zur Symmetrieebene der Verzögerungsleitung senkrechten Ebene eingelassen; die zylindrischen Dämpfungskörper erhalten dabei verschiedene Eindringtiefen durch Abtrennung verschieden großer Abschnitte längs ihrer Mantellinie.

Die Dämpfanordnung der geschilderte Verzögerungsleitung wirkt — je nach Abstimmung der Hohlraumresonatoren — frequenzselektiv als auch mit

ίο einer reflexionsarmen günstigen Richlungsabhängigkeit. ist jedoch mit einem erheblichen Fertigungsaufwand belastet, dessen Schwierigkeiten insbesondere bei den kleinen Abmessungen der Millimelerwellentechnik in den Vordergrund treten. So sind die mit einer seitlichen Öffnung zu versehenen Hohlraumresonatoren — unabhängig von einer bestimmten Bemessungsvorschrift — nur mit besonderer Sorgfalt herzustellen, haben die beiden Stirnseiten der in die Leitungszellen ragenden Dämpfungskörper aus Gründen der Wärmeabfuhr mit den an die Querwände grenzenden Abstandshalterseiten genau abzuschließen und können schließlich von den beispielsweise nur Bruchteile von Millimetern starken Dämpfungskörpern längs ihrer Maniellinien Abschnitte, die noch dazu in bestimmten Größenverhältnissen zueinander stehen sollen, nur mit allergrößter, zeitraubender Präzision abgetragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsleitung für Hochleistungs-Laufzeitröhren zu schaffen, deren reflexionsarme und hochwirksame Dämpfung nur einen geringen technologischen Aufwand erfordert. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einer Verzögerungsleitung der eingangs genannten Art die Dämpfungskörper eine zylindrische Form aufweisend in zusätzlichen, den jeweiligen Koppelschlitzen diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen der Querwände mechanisch fest gehaltert sind, wobei die Längsachse der zylindrischen Dämpfungskörper und der Verzögerungsleitung wenigstens annähernd zueinander parallel liegen.

Bei einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung sind die vollzylindrischen Dämpfungskörper einfach herzustellen; man braucht sie nur aus einem Stab in der jeweils gewünschten Länge abzuschneiden. Die Dämpfungskörper sind außerdem mechanisch stabil und können einfach in Sack- oder Durchtrittsbohrungen der Querwände gehaltert werden. Lötet man sie ein. so wird die in den Dämpfungskörpern entslehende Verlustwärmc auf kurzen, von keiner Wärmebremse gehemmten Wärmeleitpfaden aus dem Wechselwirkungsraum geführt. Die kürzesten Wärmeleitpfade ergeben sich dabei gerade in der besonders kritischen Taperungszone, da hier die Dämpfungskörper mit relativ geringer Eindringstrecke bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung vornehmlich stromdämpfend wirken (sie dämpfen die Wandungsströme, also die Magnetfelder) und sich Wärme somit praktisch nur in den von der Querwand umgebenen Obcrflächenbercichcn der Dämpfungskörper bilden kann. Die tiefer in die Hohlleitcrzcllen ragenden Dämpfungskörper wirken auch leiddämpfend: die dabei auftretenden längeren Wärmewege bringen jedoch keinerlei Zerslörungsgcfahr mit sich, da die zu bedämpfende Hochfrequenzenergie in den vorhergehenden, relativ kurzen Dämpfungskörpern bereits größtenteils aufgezehrt worden ist.

Es ist an sich bereits bekannt, bei einer Verzöce-

rungsleitung Dämpfungskörper längs der Leitungsachse durch Querwand-Durchbrüche einzuschieben; man vergleiche hierzu die DAS 1 298 202. Diese Dämpfungskörper sind jedoch langgestreckt und durchdringen mehrere Querwände; für eine Dämpfungstaperung ist dabei eine keilförmige Verjüngung der beiden Körperenden vorgesehen.

An Hand von in den Figuren der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausiühruiv]sbeispielen wird die Erfindung mit weiteren Merkmalen näher erläv.'ert. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

Fig. 1 von einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgeniäßen Verzögerungsleitung den die Dämpfung tragenden Teil im Längsschnitt,

Fig. 2 von einem zweiten Ausführungsbeispiel einer eriindungsgemäßen Verzögerungsleitung mit mehreren, nur elektronisch miteinander gekoppelten Leitungsabschnitten den die Dämpfung tragenden Teil eines Leitungsabschnittes.

Für die Erfindung unwesentlich erscheinende Teile einer Verzögerungsleitung, beispielsweise ihre Ein- und Auskoppelabschnitte, sind in der Zeichnung weggelassen.

Die in F i g. 1 im Ausschnitt dargestellte Verzögerungsleitung ist für eine Wanderfeldröhre zur Verstärkung von Millimeterwellen vorgesehen. Die Verzögerungsleitung selbst besteht dabei im einzelnen aus in Elektronenstrahlrichtung hinlereinandergesetzten Leilungsscheiben 1, 2, die in Stapelbauweise zu einem festen Leitungsblock miteinander verfestigt sind. Jede Leitungsscheibe ist bis auf einen umlaufenden Steg 3 derart eingezogen, daß sich Leitungszellen 4 sowie zelltrennende Querwände 5 ergeben. Die Querwände 5 weisen dabei je eine zentrale Elektroncnstrahldurchtrittsöffnung 6 sowie eine Koppelöffnung 7 auf. Aufeinanderfolgende Leitungsscheiben sind um jeweils 180° gegeneinander versetzt, je ein Paar bildet eine Periode der Verzögerungsleitung. Mit dieser Leitungsscheibenanordnung hat die vorliegende Stapelleitung eine rückwärts laufende Grundwelle im langwelligsten Durchlaßbereich; sie wird daher in der ersten, vorwärts laufenden Raumharmonischen, also zwischen dem n- und dem 2.7-Punkt betrieben.

Die Querwände 5 weisen auf ihrer der Koppelöflnung7 gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 8 auf. Die Ausnehmung 8, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Durchtrittsbohrung, nimmt einen zylindrischen Dämpfungskörper 9 auf. Der Dämpfungskörper9 ist für eine mechanisch fe^cte und gui wärmeleitende Halterung in die Querwand 5 eingelötet und ragt in jeweils zwei benachbarte Leitungszellen 4 hinein. Damit die Dämpfungsanordnung reflexionsfrei arbeitet, sind die Dänipfungskorper zum einen in ihrer Länge 1 abgestuft und zum anderen derart versetzt eingelötet, daß ihre Eindringstrekken s_r .v., im Zuge der Verzögerungsleitung zunächst gleichförmig zunehmen und dann gleichförmig wieder abnehmen. Die Maßnahme, die Dämpfungskorper 9 zugleich zwei benachbarte Leitungszellen 4 i>cdämpfen zu lassen, bringt neben der mechanisch robusten Dämpfungskörperhalterung außerdem den Vorteil, mit relativ wenigen Dämpfungskörpern auszukommen und jeweils zwei verschiedene Eindringstrecken lediglich durch einfache Versetzung eines einzigen, richtig bemessenen Dämpfungskörpers zu erzielen.

Bei Hochleistungslauffeldverstärkern wird vielfach die Verzögerungsleitung in verschiedene, voneinander durch sogenannte Sever (isolierende Abschnittsabschlüsse) getrennte, lediglich elektronisch miteinander gekoppelte Leistungsabschnitte unteneilt. Dabei sind die Verstärkungsmaße der einzelnen Leitungsabschnitte so bemessen, daß die Abschnitte gerade noch nicht anschwingen. Bei diesen Leitungsformen sollte die eingekoppelte HF-Energie an den Abschnittsabschlüssen möglichst vollständig und ohne Reflexionen absorbiert werden.

F i g. 2 zeigt eine derartige Verzögerungsleitung in erfindungsgemäßer Ausführung. Sie unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich darin, daß sie isolierende Abschnittsabschlüsse 10 mit Elektronenstrahldurchtritten 11 hat und daß die Eintrittsstrecken .ν,, S., der Dämpfungskorper 9 im Zuge der Verzögerungsleitung lediglich zunehmen, nicht aber wieder abnehmen.

Die Dämpfungsanordnung ist so dimensioniert, daß in der Taperungszone bereits der Hauptanteil der — in den Figuren von links — einlaufenden HF-Energie umgesetzt wird. Dabei können die gleichförmigen Veränderungen der Eindringstrecken verschiedenen, für eine reflexionsarme Bedämpfung günstigen Funktionen genügen, beispielsweise linear mit dem Abstand von einem Ende der Verzögerungsleitung anwachsen. Für eine möglichst gleichmäßige Wärmebelastung der Verzögerungsleitung könnte man auch eine Abhängigkeit wählen, bei der in jeder einzelnen bedämpften Leitungszelle die gleiche Wärmemenge umgesetzt wird.

In einer nach der Erfindung gebauten Mehr-Abschnitts-Verzögerungsleitung wurden bei einem lichten Leitungsquerschnitt von 4,7 mm nur sechs Dämpfungskorper 9 mit einer Stärke von 0,8 mm und einer Länge bis 3 mm (entsprechend einer maximalen Eindringstrecke von 1,1 mm) in einem Abschnitt benötigt, um eine praktisch reflexionsfreie Bedämpfung zu erreichen. Hohlleilerzellen 4, die mit Dämpfungskörpern der vollen Eindringstrecke versehen waren, wurden dabei um mehr als 4,5 db bedämpft.
Als Material für die Dämpfungskorper kommen beispielsweise Wolfrainalurr.iniumoxid oder auch bedampftes Berylliumoxid oder Bornitrid in Frage.

Es hat sich herausgestellt, daß die crfindungsgemiiß vorgesehene Dämpfungsanordnung auch frequenzabhängig wirkt, und zwar derart, daß ihre Dämpfkraft im Bereich der oberen Grenzfrequenz des Betriebsbandes zur Bnndkante hin stark zunimmt. Bei dieser Eigenschaft wird insbesondere die unerwünschte 2.7-Punkt-Schwingung verhindert, die 6u sonst beim Hochfahren der Leitungsspannimg leicht angeregt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reflexionsarni bedämpfte Verzögerungsleitung für Lauffeldröhren, insbesondere zur Verstärkung von Millimetenvellen, bestehend aus einem Hohlleiter mit aufeinanderfolgenden, Leitungszellen bildenden Querwänden, die neben einer zentralen Elektronenstrahldurchtrittsöffnung jeweils einen abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten der Verzögerungsleitung befindlichen Koppelschlitz aufweisen, und mit teilweise zylindrischen Dämpfungskörpern, die in die Leitungszellen mit einer Eindringtiefe hineinragen, welche sich zum Zweck einer reflexionslosen Dämpfung im Zuge der Verzögerungsleitung gleichförmig ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskörper (1) eine zylindrische Form aufweisend in zusätzlichen, den jeweiligen Koppeischlitzen (7) diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen (8) der Querwände (5) mechanisch fest gehaltert sind, wobei die Längsachsen der zylindrischen Dämpfungskörper (9) und der Verzögerungsleitung wenigstens angenähert zueinander parallel liegen.

2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungskörper (9) jeweils in zwei benachbarte Leitungszellcn (4) ragen.